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Title:
ASSEMBLY COMPRISING A MULTITUDE OF PRODUCTS EACH PROVIDED WITH A TUNABLE ELECTRONIC COMPONENT, AND ASSEMBLY OF DEVICES EACH COMPRISING SUCH A PRODUCT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/059812
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an assembly comprising a multitude of products provided with an electronic component (1), which has a fundamental quantity that can be modified by tuning the component (1) using an electrical signal. The inventive assembly also comprises a memory (2) which is assigned to the component (1) and in which a value of an amplitude of the electrical signal is stored. The fundamental quantities of the products of the assembly are identical to one another when, in each product, the respective component (1) is tuned using a respective electrical signal with the respective value of the amplitude stored in the respective memory (2). Each device of the assembly comprises one such product and one control circuit (5), which is connected to the respective component (1) and to the respective memory (2) and which forms an electrical signal supplied to the respective component (1). Said electrical signal has the respective value of the amplitude stored in the respective memory.

Inventors:
OSTERTAG THOMAS (DE)
RUILE WERNER (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/000503
Publication Date:
August 16, 2001
Filing Date:
February 09, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
OSTERTAG THOMAS (DE)
RUILE WERNER (DE)
International Classes:
H03H3/02; H03J1/00; H03J5/02; (IPC1-7): H01L/
Domestic Patent References:
WO1998015984A11998-04-16
Foreign References:
US5446306A1995-08-29
EP0591918A11994-04-13
US5714917A1998-02-03
US4633422A1986-12-30
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. Ein Satz umfassend viele Erzeugnisse, deren jedes ein jeweiliges elektronisches Bauelement (1) aufweist, welches eine Bestimmungsgröße aufweist, die durch Abstimmung des jeweiligen Bauelements (1) mit einem jeweiligen elektrischen Signal veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) jedes Erzeugnis einen dem jeweiligen Bauelement (1) zugeordneten jeweiligen Speicher (2) aufweist, worin ein Wert einer Amplitude des jeweiligen elektrischen Signals abgespeichert ist, und b) die Bestimmungsgrößen aller Erzeugnisse untereinander gleich sind, wenn in jedem Erzeugnis das jeweilige Bauelement (1) mit einem jeweiligen elektrischen Signal mit der in dem jeweiligen Speicher (2) gespeicherten jeweiligen Amplitude abgestimmt ist.
3. Satz nach Anspruch 1, bei dem das jeweilige Bauelement (1) jedes Erzeugnisses ein Resonator ist.
4. Satz nach Anspruch 2, bei dem das jeweilige Bauelement (1) jedes Erzeugnisses ein mechanischer Schwinger ist.
5. Satz nach Anspruch 3, bei dem das jeweilige Bauelement (1) jedes Erzeugnisses ein akustischer DünnfilmVolumenResonator ist.
6. Satz nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der jeweilige Speicher (2) jedes Erzeugnisses ein PROMSpeicher ist.
7. Satz nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem das jeweilige Bauelement (1) und der jeweilige Speicher (2) jedes Erzeugnisses auf einem jeweiligen gemeinsamen Substrat (3) angeordnet sind.
8. Satz nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem das jeweilige Bauelement (1) und der jeweilige Speicher (2) jedes Erzeugnisses in einem jeweiligen gemeinsamen Gehäuse (4) angeordnet sind.
9. Satz umfassend viele Anordnungen, deren jede ein jeweiliges Erzeugnis mit einem jeweiligen elektronischen Bauelement (1) aufweist, wobei das jeweilige elektronische Bauelement eine Bestimmungsgröße aufweist, die durch Abstimmung des jeweiligen Bauelements (1) mit einem jeweiligen elektrischen Signal veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) jede Anordnung einen dem jeweiligen Bauelement (1) zugeordneten jeweiligen Speicher (2), worin ein Wert einer Amplitude des jeweiligen elektrischen Signals abgespeichert ist, sowie eine mit dem jeweiligen Bauelement (1) und dem jeweiligen Speicher (2) jeweils verbundene jeweilige Steuerschaltung (5) zur Bildung eines dem jeweiligen Bauelement (1) zugeführten, jeweiligen elektrischen Signals, welches einen in dem jeweiligen Speicher (2) gespeicherten Wert einer Amplitude aufweist, aufweist und b) die Bestimmungsgrößen aller Erzeugnisse untereinander gleich sind, wenn in jedem Erzeugnis das jeweilige Bauelement (1) mit einem jeweiligen elektrischen Signal mit der in dem jeweiligen Speicher (2) gespeicherten jeweiligen Amplitude abgestimmt ist.
10. Satz nach Anspruch 8, bei dem das dem jeweiligen Bauelement (1) zugeführte jeweilige Signal eine elektrische Gleichspannung ist.
11. Satz nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem a) das jeweilige Bauelement (1) in eine jeweilige elektrische Hochfrequenzschaltung (6) geschaltet und b) eine Verbindung zwischen der jeweiligen Steuerschaltung (5) und dem jeweiligen Bauelement (1) von der jeweiligen Hochfrequenzschaltung (6) entkoppelt ist.
Description:
Beschreibung Satz umfassend viele Erzeugnisse mit jeweils einem abstimmbaren elektronischen Bauelement, sowie Satz von Anordnungen umfassend jeweils ein solches Erzeugnis Die Erfindung betrifft einen Satz umfassend viele Erzeugnisse, deren jedes jeweils ein elektronisches Bauelement aufweist, welches eine Bestimmungsgröße aufweist, die durch Abstimmung des jeweiligen Bauelements mit einem elektrischen Signal veränderbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Satz umfassend viele Anordnungen umfassend jeweils ein solches Erzeugnis.

Ein entsprechendes Erzeugnis geht hervor aus dem Aufsatz "Simple Post-processing Technique to Tune Resonant Frequency of Film Bulk Acoustic Resonators and Stacked Crystal Filters" von H. Lakdawala und B. S. Kim, 1998 IEEE Intern. Freq. Ctrl.

Symp., Proc. S. 831, siehe insbesondere Figur 1 nebst zugehöriger Beschreibung. Ein solches Erzeugnis geht auch hervor aus der EP 0 834 989 A2, siehe insbesondere die Zusammenfassung sowie Figur 2A nebst zugehöriger Beschreibung.

Das zu dem bekannten Erzeugnis gehörige elektronische Bauelement ist ein akustischer Dünnfilm-Volumen-Resonator.

Dieser umfasst einen piezoelektrischen Dünnfilm, bestehend insbesondere aus Zinkoxid und habend eine Dicke in der Größenordnung weniger Mikrometer. Der Dünnfilm ist eingefasst zwischen zwei Elektroden, über welche er mit einem hochfrequenten elektrischen Signal, dessen Frequenz in der Größenordnung von 1 GHz liegt, beaufschlagt werden kann. Die Kombination aus Elektroden und Dünnfilm ist angeordnet auf einer isolierenden Membran, welche insbesondere aus Siliziumnitrid besteht, und diese Membran ist auf einem Substrat aufgebracht. Dieses Substrat kann Silizium sein.

Aus dem US-Patent 4,633,422 ist es bekannt, dass eine Bestimmungsgröße eines einzelnen elektronischen Bauelements, insbesondere eines elektromechanischen Resonators, durch Abstimmen mit einem elektrischen Signal veränderbar ist.

Diese Abstimmung wird zur Korrektur von durch Alterungseffekten oder Temperaturschwankungen bedingten Abweichungen der Bestimmungsgröße des einzelnen Bauelements verwendet. Die zur Korrektur des einzelnen Bauelements nötigen Werte einer Amplitude des Korrektursignals sind in einem dem Bauelement zugeordneten Speicher enthalten.

Aus der EP 0 834 989 A2 ist es bekannt, dass die Resonanzfrequenz eines FBAR grundsätzlich veränderbar ist, insbesondere durch Abstimmung des FBAR mit einer an die erwähnten Elektroden oder besondere Abstimmungselektroden angelegten Gleichspannung. Diese Abstimmung kann insbesondere dazu dienen, störende Einflüsse aus der Umgebung des Erzeugnisses, insbesondere eine Temperaturschwankung, zu korrigieren. Aus dem Dokument geht auch hervor, dass ein FBAR auf einem Substrat aus Silizium angeordnet werden kann, auf welchem noch ein weiteres Bauelement, welches mit dem FBAR zusammenschaltbar ist, gebildet sein kann.

Ein akustischer Dünnfilm-Volumen-Resonator, fachsprachlich auch als"Thin film bulk acoustic resonator"bezeichnet und geläufig mit"FBAR"abgekürzt, wird in Betracht gezogen als Filter zur Verwendung in einer mobilen Kommunikationseinrichtung. Der grundsätzlichen Eignung gegenüber steht allerdings als Nachteil, dass die Herstellung des benötigten Dünnfilms bislang nur mit einer vergleichsweise hohen Toleranz hinsichtlich der erreichbaren Dicke gelingt, wobei die Dicke allerdings wesentlich die Resonanzfrequenz des Resonators bestimmt. Die derzeit erreichbare Toleranz lässt es nicht zu, den Dünnfilm im Rahmen einer Großserienfertigung derart zu reproduzieren, dass eine Toleranz hinsichtlich der Resonanzfrequenz in der Größenordnung von einem Promille erreicht wird. Dies ist

allerdings zur Verwendung entsprechender Erzeugnisse im Rahmen einer Großserienfertigung von mobilen Kommunikationseinrichtungen eine notwendige Voraussetzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Satz der eingangs genannten Art anzugeben, der es ermöglicht, die zugehörigen elektronischen Bauelemente, deren jedes insbesondere ein FBAR sein kann, in einer zur Weiterverwendung im Rahmen einer Großserie geeigneten Weise bereitzustellen. Auch soll ein Satz umfassend viele Anordnungen, deren jede jeweils ein Erzeugnis mit einem elektronischen Bauelement, das insbesondere ein FBAR sein kann angegeben werden. Die Anordnungen des Satzes können im Rahmen einer Großserie weiterverwendet werden.

Zur Lösung der Aufgabe angegeben wird ein Satz umfassend viele Erzeugnisse, deren jedes ein jeweiliges elektronisches Bauelement aufweist, wobei das jeweilige Bauelement eine Bestimmungsgröße aufweist, die durch Abstimmung des jeweiligen Bauelements mit einem jeweiligen elektrischen Signal veränderbar ist, wobei a) jedes Erzeugnis einen dem jeweiligen Bauelement zugeordneten jeweiligen Speicher aufweist, worin ein Wert einer Amplitude des jeweiligen elektrischen Signals abgespeichert ist, und b) die Bestimmungsgrößen aller Erzeugnisse untereinander gleich sind, wenn in jedem Erzeugnis das jeweilige Bauelement mit einem jeweiligen elektrischen Signal mit der in dem jeweiligen Speicher gespeicherten jeweiligen Amplitude abgestimmt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird weiter ein Satz umfassend viele Anordnungen, deren jede ein jeweiliges Erzeugnis mit einem jeweiligen elektronischen Bauelement aufweist, wobei das jeweilige Bauelement eine Bestimmungsgröße aufweist, die durch Abstimmung des

jeweiligen Bauelements mit einem jeweiligen elektrischen Signal veränderbar ist, wobei a) jede Anordnung einen dem jeweiligen Bauelement zugeordneten jeweiligen Speicher, worin ein Wert einer Amplitude des jeweiligen elektrischen Signals abgespeichert ist, sowie eine mit dem jeweiligen Bauelement und dem jeweiligen Speicher jeweils verbundene jeweilige Steuerschaltung zur Bildung eines dem jeweiligen Bauelement zugeführten jeweiligen elektrischen Signals, welches die in dem jeweiligen Speicher gespeicherte jeweilige Amplitude hat, aufweist und b) die Bestimmungsgrößen aller Erzeugnisse untereinander gleich sind, wenn in jedem Erzeugnis das jeweilige Bauelement mit einem jeweiligen elektrischen Signal mit der in dem jeweiligen Speicher gespeicherten jeweiligen Amplitude abgestimmt ist.

Erfindungsgemäß wird mithin jedem abstimmbaren elektronischen Bauelement in dem Satz von Erzeugnissen oder Anordnungen eine Information beigegeben, anhand derer das Erzeugnis individuell abgestimmt werden kann. Diese Information ist niedergelegt in einem dem Erzeugnis zugeordneten, insbesondere digitalen Speicher. Zum Betrieb des Erzeugnisses, wobei gefordert ist, dass die Bestimmungsgröße einem vorgegebenen Wert entspreche, kann diese Information aus dem Speicher ausgelesen und zur Abstimmung des Erzeugnisses, gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer bestimmter Vorgaben, verwendet werden. Insbesondere ist die Information in dem Speicher in digitaler Form abgelegt und wird einem Analog-Digital-Wandler zugeführt, welcher eine Spannung liefert, die der Information entspricht, einer vorgegebenen, insbesondere normierten Nennspannung proportional ist und dem Bauelement zwecks Abstimmung dahingehend, dass die Bestimmungsgröße ihren vorgegebenen Wert erreicht, zugeführt wird.

Die Erfindung trägt dazu bei, dass die Toleranz, mit welcher alle elektronischen Bauelemente eines gesamten Satzes jeweils im bestimmungsgemäßen Betrieb einen vorgegebenen Wert für ihre Bestimmungsgröße erreichen, zumindest innerhalb einer gewissen Grenze unabhängig ist von der Toleranz, mit welcher die elektronischen Bauelemente innerhalb des Satzes hergestellt sind. Jedem Erzeugnis eines gegebenen Satzes ist diejenige Information beigegeben, die nötig ist, um das Bauelement des Erzeugnisses für seinen bestimmungsgemäßen Betrieb abzustimmen. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass jedes Erzeugnis im Rahmen der Herstellung entsprechend vermessen und die dabei gewonnene Information in dem Speicher abgelegt wird.

Die nachfolgend zu beschreibenden bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung beziehen sich selbstverständlich sowohl auf den Satz umfassend viele Erzeugnisse als auch den Satz umfassend viele Anordnungen.

Jedes Bauelement ist vorzugsweise ein Resonator, weiter vorzugsweise ein mechanischer Schwinger, ferner vorzugsweise ein akustischer Dünnfilm-Volumen-Resonator (FBAR).

Jeder Speicher ist vorzugsweise ein PROM-Speicher herkömmlicher Ausprägung ; er kann relativ einfach ausgestaltet sein, da er bei einer geläufig gewünschten Präzision um insbesondere ein Promille kaum mehr als 10 Bit Speicherplatz erfordert.

Jedes Bauelement und der zugehörige Speicher sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet. Das Substrat kann ein Siliziumchip sein, auf welchem beispielsweise eine Membran, die das Bauelement trägt, befestigt sein kann und in welchem der Speicher in herkömmlicher Halbleiter-Technologie aufgebaut ist.

Vorzugsweise sind auch das Bauelement und der Speicher in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Das dem Bauelement zwecks Abstimmung zuzuführende Signal ist vorzugsweise eine elektrische Gleichspannung.

Gegebenenfalls kann jedes Erzeugnis mehrere Bauelemente enthalten, denen ein einziger Speicher zugeordnet ist ; dies ist möglich, wenn die Bauelemente so ausgewählt sind, dass sie mit demselben elektrischen Signal bestimmungsgemäß abstimmbar sind. Alternativ kann ein einziger Speicher auch Werte für mehrere Bauelemente enthalten.

Die Einbeziehung des Bauelements in eine elektrische Hochfrequenzschaltung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass eine Verbindung zwischen der Steuerschaltung zur Abstimmung des Bauelements und dem Bauelement selbst von der Hochfrequenzschaltung entkoppelt ist-beispielsweise durch Kondensatoren oder Spulen entsprechend herkömmlicher Hochfrequenztechnologie.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigen : Figur 1 eine skizzierte Draufsicht auf ein Erzeugnis eines Satzes wie vorstehend beschrieben ; und Figur 2 eine Schaltung, die eine Anordnung eines Satzes wie vorstehend beschrieben repräsentiert.

Das Erzeugnis gemäß Figur 1 umfasst ein elektronisches Bauelement 1, welches eine Bestimmungsgröße aufweist, die durch Abstimmung des Bauelements 1 mit einem elektrischen Signal veränderbar ist. Zusätzlich weist das Erzeugnis einen dem Bauelement 1 zugeordneten Speicher 2 auf, worin ein Wert einer Amplitude des elektrischen Signals zur Abstimmung des Bauelements 1 gespeichert ist. Das dargestellte Erzeugnis ist anzusehen als Repräsentant für einen Satz umfassend eine

Vielzahl solcher Erzeugnisse, wobei es gewünscht ist, dass die Bestimmungsgröße des jeweiligen Bauelements 1 jedes Erzeugnisses einen vorgegebenen Wert mit einer vorgegebenen, relativ engen Toleranz aufweise. Es sei angenommen, dass der Prozess zur Herstellung des Satzes die Erzielung dieser Toleranz nicht ohne weiteres gewährleiste, dass also jedes Bauelement für sich, insbesondere ohne eine zusätzliche Abstimmmaßnahme, eine Bestimmungsgröße habe, die außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt. Um dennoch die Verwendbarkeit des Satzes zu ermöglichen, wird zu jedem Bauelement ein Wert einer Amplitude für dasjenige zur Abstimmung des Bauelements 1 anzulegende elektrische Signal ermittelt, welches sicherstellt, dass die Bestimmungsgröße den vorgegebenen Wert innerhalb der vorgegebenen Toleranz hat. Dieser Wert wird in dem dem Bauelement 1 zugeordneten Speicher 2 abgelegt und steht dort zur Verfügung, um von einer geeigneten Steuerschaltung 5 (siehe Figur 2) gelesen und zur Abstimmung des Bauelements 1 verwendet zu werden.

Das Bauelement 1 ist ein akustischer Dünnfilm-Volumen- Resonator umfassend einen wenige Mikrometer dicken Dünnfilm aus einem piezoelektrischen Material, welcher durch an ihm angebrachte Elektroden in akustische Schwingungen versetzbar ist. Ein solcher akustischer Dünnfilm-Volumen-Resonator ist grundsätzlich hervorragend geeignet zum Einsatz als Eingangsfilter in einer Kommunikationseinheit wie einem Mobiltelefon. Jedoch besteht die Schwierigkeit, dass die Resonanzfrequenz eines solchen Resonators wesentlich bestimmt wird durch die Dicke des Dünnfilms, welcher im Rahmen der derzeit verfügbaren Technologie nur im Rahmen einer vergleichsweise hohen Toleranz serienweise herstellbar ist.

In Anwendung der Erfindung kann eine solche hohe Toleranz bei der Herstellung eines jeden Bauelementes in Kauf genommen werden, denn es ist sichergestellt, dass ein jedes Bauelement zur bestimmungsgemäßen Verwendung mit einfachen Mitteln nachträglich abgestimmt werden kann.

Das Bauelement 1 und der Speicher 2 sind angebracht auf einem gemeinsamen Substrat 3 und in einem gemeinsamen Gehäuse 4 (gestrichelt angedeutet) angeordnet. Anschlüsse 7 des Bauelements 1 und Anschlüsse 8 des Speichers 2 sind durch das Gehäuse 4 nach außen geführt.

Das Bauelement 1 ist angebracht auf einer Membran 9, nämlich einer dünnen Schicht aus Siliziumnitrid, und angeordnet über einer Ausnehmung 10 in dem Substrat 3, damit es möglichst frei schwingen kann. Das Substrat 3 besteht aus Silizium ; es kann daher verwendet werden, um den Speicher 2 in gewöhnlicher Silizium-Halbleiter-Technologie zu realisieren.

Selbstverständlich muss der Speicher 2 keine aufwendige Schaltung beinhalten, denn die in ihm zu speichernde Information wird in der Regel kaum mehr als 10 Bit betragen.

Die Programmierung des Speichers 2 kann insbesondere dadurch erfolgen, dass Leiterbahnen in diesen Speicher 2 durchtrennt werden, beispielsweise mittels eines Lasers.

Figur 2 zeigt eine Schaltung als Repräsentant für eine Anordnung, in welche ein Erzeugnis gemäß Figur 1 einbezogen ist.

Das Bauelement 1 bildet einen Teil einer elektrischen Hochfrequenzschaltung 6, beispielsweise einer Empfängerschaltung in einem Mobiltelefon. Der Speicher 2 ist verbunden mit einer Steuerschaltung 5, insbesondere einem Digital-Analog-Wandler. Die Steuerschaltung 5 erzeugt eine elektrische Gleichspannung, mit der das Bauelement 1 abgestimmt wird. Die Verbindung zwischen der Steuerschaltung 5 und dem Bauelement 1 ist von der Hochfrequenzschaltung entkoppelt, und zwar mittels Spulen 11 und Kondensatoren 12 entsprechend geläufiger Hochfrequenztechnologie.