Beschreibung

Piezoelektrischer Transformator und Transformatoranordnung

Ein piezoelektrischer Transformator ist aus den Druckschriften JP 2002-299711 A, JP 2003-008098 A, US 6,172,447 Bl und US 6,346,764 Bl bekannt.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen piezoelektrischen Transformator anzugeben, der sich durch geringe parasitäre Kapazitäten auszeichnet und zur Integration in elektrischen Bauelementen geeignet ist.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird ein piezoelektrischer Transformator mit einem Körper angegeben, der auf seiner Hauptfläche angeordnete elektrische Kontaktflächen aufweist, die als Flip-Chip-Kontakte vorgesehen sind.

Die lineare Querschnittsgröße mindestens einer der Kontaktflächen beträgt maximal 200 Mikrometer.

Vorzugsweise gilt für jede Kontaktfläche, dass ihre lineare Querschnittsgröße, d. h. Durchmesser oder Breite, maximal 200 Mikrometer beträgt.

Die mit den Kontaktflächen versehene Hauptfläche ist vorzugsweise die unterste Fläche des Körpers. Die übrigen Flächen, d. h. die Oberseite und die Seitenflächen des Körpers, sind vorzugsweise frei von Kontaktflächen.

Der piezoelektrische Transformator wird im Folgenden Piezo- transformator genannt.

Der angegebene Piezotransformator ist als ein zur Flip-Chip- Montage geeigneter Chip realisiert und somit zur Integration in hoch integrierten elektrischen Modulen geeignet. Der Piezotransformator kann eine sehr kleine Baugröße aufweisen.

Durch besonders kleine Kontaktflächen gelingt es, parasitäre Kapazitäten gering zu halten. Mit einer kleinen parasitären Kapazität kann insbesondere bei Hochspannungsanwendungen ein hohes Transformationsverhältnis des Transformators erzielt werden .

Kleine elektrische Kontaktflächen sind außerdem vorteilhaft in Hinblick auf eine geringe Dämpfung der im Körper angeregten mechanischen Schwingungen, da auch in diesem Fall die Fläche der mechanischen Kopplung zwischen dem Körper und einem mit diesem fest verbundenen Träger sehr klein ist.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird ein piezoelektrischer Transformator mit einem Körper angegeben, an dessen Unterseite Kontaktflächen angeordnet sind. Die Kontaktflächen weisen bis zum Außenrand des Körpers einen Abstand auf, der mindestens so groß ist wie eine Achtelwellenlänge der im Körper anzuregenden mechanischen Schwingungen.

Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird eine Transformatoranordnung angegeben, die einen piezoelektrischen Transformator und einen Träger umfasst. Der piezoelektrische Transformator ist auf dem Träger mittels Flip-Chip-Montage befestigt .

Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform wird ein piezoelektrischer Transformator mit einem Körper angegeben, der einen ersten Funktionsteil und einen zweiten Funktionsteil

als Eingangsteil und Ausgangsteil des Transformators umfasst. Im Körper sind Elektroden des Transformators angeordnet. Die Elektroden sind vorzugsweise im Inneren des Körpers angeordnet. Zumindest eine der Elektroden kann auch auf der Oberfläche des Körpers, vorzugsweise auf einer Hauptfläche des Körpers, angeordnet sein.

Die Elektroden weisen übereinander angeordnete Common-Elek- troden auf, die sich über beide Funktionsteile erstrecken und an ein gemeinsames Potential angeschlossen sind. Die jeweilige Common-Elektrode ist zwischen zwei Elektroden des ersten Funktionsteils angeordnet. Die jeweilige Common-Elektrode ist zwischen zwei Elektroden des zweiten Funktionsteils angeordnet. Die Funktionsteile sind mechanisch miteinander verbunden und vorzugsweise durch einen zwischen den Funktionsteilen angeordneten, im Wesentlichen feldfreien Isolationsbereich des Körpers voneinander beabstandet. Im Isolationsbereich sind nur Teile von Common-Elektroden vorhanden, d. h. der Isolationsbereich ist frei von den Elektroden des ersten und zweiten Funktionsteils. Der Isolationsbereich ist senkrecht zu den Ebenen, in denen Elektroden angeordnet sind, ausgerichtet.

Die Ausführungsformen sind beliebig miteinander kombinierbar.

Der Körper umfasst einen ersten Funktionsteil und einen zweiten Funktionsteil des Transformators, die mechanisch miteinander verkoppelt sind. Der erste Funktionsteil ist beispielsweise ein Ausgangsteil und der zweite Funktionsteil ein Eingangsteil des Transformators, oder umgekehrt.

Jeder Funktionsteil umfasst mindestens eine einem ersten e- lektrischen Potential zugeordnete erste Elektrode und mindes-

tens eine einem zweiten elektrischen Potential zugeordnete zweite Elektrode.

An die Elektroden des Eingangsteils wird eine elektrische Wechselspannung angelegt, die dort aufgrund eines inversen piezoelektrischen Effekts mechanische Schwingungen des Körpers bewirkt. Die mechanischen Schwingungen des Körpers rufen einen Potentialunterschied zwischen den Elektroden des Ausgangsteils hervor. Vom Ausgangsteil wird eine Ausgangsspannung abgegriffen, die sich ggf. von der Eingangsspannung um einen vom Aufbau des Transformators abhängigen Transformationsfaktor unterscheidet.

Der Körper umfasst mindestens eine piezoelektrische Schicht, die vorzugsweise Keramik wie z. B. Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) enthält. Bleifreie piezoelektrische Materialien, vorzugsweise Keramiken, kommen auch in Betracht. Der Körper umfasst vorzugsweise mehrere piezoelektrische Schichten.

Zwischen zwei aufeinander folgenden piezoelektrischen Schichten ist eine Metallisierungsebene angeordnet. Weitere Metallisierungsebenen sind auf der Oberseite und Unterseite des Körpers vorgesehen. Jede Metallisierungsebene umfasst mindestens eine Elektrode des jeweiligen Funktionsteils. Die in der jeweiligen Metallisierungsebene angeordnete Elektrode des ersten Funktionsteils ist in einer Variante durch eine Elektrode des zweiten Funktionsteils ringartig umgeben.

Die Kontaktflächen sind vorzugsweise in der untersten Metallisierungsebene angeordnet. Auf einer als Unterseite bezeichneten Hauptfläche des Körpers sind zwei verschiedenen Potentialen zugeordnete Kontaktflächen des ersten Funktionsteils

sowie mindestens eine Kontaktfläche des zweiten Funktionsteils angeordnet.

Zur Kontaktierung des ersten Funktionsteils ist eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche vorgesehen. Zur Kontaktierung des zweiten Funktionsteils ist eine dritte Kontaktfläche vorgesehen. Die zweite Kontaktfläche ist in einer Variante zur Kontaktierung sowohl des ersten Funktionsteils als auch des zweiten Funktionsteils vorgesehen. Zur Kontaktierung des zweiten Funktionsteils ist in einer weiteren Variante neben der dritten Kontaktfläche zusätzlich eine vierte Kontaktfläche vorgesehen.

Im Eingangsteil werden durch eine Wechselspannung aufgrund des inversen piezoelektrischen Effekts vorzugsweise mechanische Schwingungen in einer Lateralebene, d. h. parallel zu den Elektroden, angeregt. Diese Schwingungen rufen einen Potentialunterschied zwischen den Elektroden des Ausgangsteils hervor .

Die Elektroden umfassen in einer Ausführungsform mindestens eine außen liegende Elektrode, die an der Oberfläche des Körpers angeordnet und daher als Außenelektrode bezeichnet ist. Die Außenelektroden können auf der Oberseite sowie auf der Unterseite des Körpers angeordnet sein. Eine auf der Unterseite angeordnete, relativ großflächige Außenelektrode ist in einer vorteilhaften Variante zur Bildung einer relativ kleinen Kontaktfläche bis auf den Bereich dieser Kontaktfläche passiviert. Auf diese Außenelektrode kann, mit Ausnahme des als eine Kontaktfläche vorgesehenen Bereichs der Außenelektrode, eine Passivierungsschicht aufgetragen sein. Die Passi- vierungsschicht kann ein organisches oder anorganisches Material enthalten. Beispielsweise sind Siliziumdioxid, Glas oder

Kompositmaterialien geeignet. Die Außenelektrode kann alternativ eine teilweise oxidierte Oberfläche aufweisen.

In einer vorteilhaften Variante ist auf der Unterseite des Körpers eine erste Außenelektrode und eine zweite Außenelektrode angeordnet. Die erste Außenelektrode gehört dem ersten Funktionsteil und die zweite Außenelektrode dem zweiten Funktionsteil des Transformators an. Die Außenelektroden sind voneinander z. B. durch einen Spalt galvanisch getrennt. Die erste Außenelektrode ist bis auf einen Bereich, der als die erste Kontaktfläche vorgesehen ist, vorzugsweise passiviert. Die zweite Außenelektrode ist bis auf einen Bereich, der als die dritte Kontaktfläche vorgesehen ist, vorzugsweise passiviert .

Die erste Außenelektrode weist in einer Variante mindestens eine Aussparung auf, in der die von dieser Außenelektrode e- lektrisch isolierte zweite Kontaktfläche angeordnet ist. Die vierte Kontaktfläche kann in der Aussparung der ersten Außenelektrode und/oder in einer Aussparung der zweiten Außenelektrode angeordnet sein.

In einer Variante ist die zweite Außenelektrode mit der dritten Kontaktfläche, die zweite Kontaktfläche und die vierte Kontaktfläche in einer Aussparung der ersten Außenelektrode angeordnet, die ringförmig ausgebildet ist. Die erste Außenelektrode weist vorzugsweise Einbuchtungen auf, in die die zweite, dritte und vierte Kontaktfläche hineinragt. Die zweite Außenelektrode weist vorzugsweise Einbuchtungen auf, in die die erste, dritte und vierte Kontaktfläche hineinragt.

Die Elektroden des jeweiligen Funktionsteils umfassen in einer vorteilhaften Variante außerdem mindestens eine innen

liegende Elektrode, vorzugsweise aber mehrere innen liegende Elektroden, die nachstehend als Innenelektroden bezeichnet werden. Die Innenelektroden sind im Körperinneren jeweils zwischen zwei piezoelektrischen Schichten angeordnet.

Erste Elektroden des jeweiligen Funktionsteils sind mit einer ersten Kontaktfläche und zweite Elektroden dieses Funktionsteils mit einer zweiten Kontaktfläche leitend verbunden. In unterschiedlichen Metallisierungsebenen angeordnete Elektroden eines Funktionsteils, die ein und demselben Potential zugeordnet sind, sind mittels Durchkontaktierungen leitend miteinander und mit einer der Kontaktflächen verbunden. Eine erste Durchkontaktierung ist zur Verbindung von ersten Elektroden und einer ersten Kontaktfläche des ersten Funktionsteils vorgesehen. Eine zweite Durchkontaktierung ist zur Verbindung von zweiten Elektroden und einer zweiten Kontaktfläche des ersten Funktionsteils vorgesehen. Auch zur Verbindung von ersten oder zweiten Elektroden des zweiten Funktionsteils mit einer ihnen zugeordneten Kontaktfläche ist jeweils eine eigene Durchkontaktierung vorgesehen.

In einer Variante sind die mit verschiedenen elektrischen Potentialen zu verbindenden Elektroden des jeweiligen Funktionsteils übereinander angeordnet. Eine Elektrode des ersten Funktionsteils ist in einer Ebene neben einer Elektrode des zweiten Funktionsteils angeordnet. Beispielsweise kann die Elektrode des zweiten Funktionsteils die in derselben Ebene angeordnete Elektroden des ersten Funktionsteils umgeben. Der zweite Funktionsteil umgibt dabei den ersten Funktionsteil.

Erste Elektroden, die übereinander angeordnete erste Innenelektroden und eine leitend mit diesen verbundene Kontaktfläche umfassen, weisen in einer Variante jeweils mindestens ei-

ne Aussparung auf. In die Aussparung einer ersten Elektrode ragt vorzugsweise ein Vorsprung einer in derselben Ebene angeordneten zweiten Elektrode. In der jeweiligen Aussparung ist in einer Variante eine Durchkontaktierung angeordnet, die zweite innen liegende Elektroden verbindet. Die Durchkontaktierung trifft in der jeweiligen Ebene vorzugsweise auf den Vorsprung der zweiten Elektrode. Die jeweilige Aussparung kann die Form einer öffnung oder einer Einbuchtung haben.

Beide Funktionsteile sind in einer Variante an ein gemeinsames Potential angeschlossen. Mindestens eine gemeinsame E- lektrode erstreckt sich in dieser Variante über beide Funktionsteile. Auch mehrere, darunter innen liegende, über eine Durchkontaktierung leitend miteinander verbundene Elektroden können den beiden Funktionsteilen angehören.

Der Piezotransformator ist vorzugsweise auf einem Trägersubstrat in einer Flip-Chip-Bauweise befestigt. Dabei sind die auf der Unterseite des Körpers angeordneten Kontaktflächen des Transformators mit den auf der Oberseite des Trägersubstrats angeordneten Kontaktflächen z. B. mittels Bumps, BGA (Ball Grid Array) oder LGA (Land Grid Array) verbunden.

Das Trägersubstrat ist in einer Variante als eine Leiterplatte ausgeführt. Das Trägersubstrat ist in einer weiteren Variante auf der Basis einer Keramik, wie z. B. als ein LTCC- Substrat, ausgeführt. LTCC steht für Low Temperature Co-Fired Ceramics .

Eine durch Bumps realisierte elektrische Verbindung zwischen dem Körper und dem Trägersubstrat stellt auch eine mechanische Verbindung dar, durch die die Schwingungen des Körpers auf das Trägersubstrat übertragen werden können, was zur un-

erwünschten Dämpfung von mechanischen Schwingungen des Körpers führen kann. Dieser Effekt kann durch eine nachstehend erläuterte Ausgestaltung der Bumps und eine vorteilhafte Anordnung der Kontaktflächen reduziert werden.

Die Bumps können auch in Form eines Ballgrid-Arrays ausgebildet sein. Ein Landgrid-Array ist auch möglich.

Die Kontaktflächen weisen bis zum Außenrand des Körpers einen Abstand auf, der mindestens so groß ist wie eine Achtelwellenlänge der im Körper angeregten mechanischen Schwingung.

Vorzugsweise sind alle Kontaktflächen in einem Bereich der Körperoberfläche angeordnet, der in einem Wellenknotenbereich oder in der Nähe eines Wellenknotenbereichs des Körpers angeordnet ist, in dem die Schwingungsamplitude bzw. die Materialauslenkung am geringsten ist. Somit gelingt es, die elektrischen Verbindungen zwischen dem Körper und dem Trägersubstrat mechanisch zu entlasten und so einer möglichen Rissbildung des Körpers im Bereich der Kontaktflächen vorzubeugen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Anordnung, die den Piezo- transformator und den Träger umfasst.

Zur Verringerung der Schwingungsdämpfung sind Bumps, die einen Kern mit elastischen Eigenschaften umfassen, besonders vorteilhaft. Der elastische Kern kann ein elastisches Material wie z. B. Thermoplaste oder Duromere enthalten. Als Thermoplaste kommen beispielsweise Polyamide oder Polyester in Betracht. Als Duromere kommen beispielsweise Epoxidharze in Betracht. Silikon kann auch geeignet sein. Der elastische Kern hat eine elektrisch leitende, vorzugsweise metallisierte Oberfläche. Der elastische Kern kann auch elektrisch leitfä-

hig sein, wobei sein beispielsweise elektrisch isolierendes Grundmaterial z. B. mit leitfähigen Partikeln gefüllt ist.

Der Körper kann einen quadratischen, rechteckigen oder auch einen beliebigen mehreckigen Querschnitt aufweisen. Der Körper mit einem runden, ovalen oder elliptischen Querschnitt, also ein weitgehend zylindrischer Körper, ist allerdings besonders vorteilhaft.

Die Kontaktflächen sind vorzugsweise in gleichem Abstand zum Mittelpunkt der Unterseite des Körpers angeordnet. Die Kontaktflächen sind vorzugsweise auf einem gedachten Kreis in gleichmäßigen Abständen von 360 °/n angeordnet, wobei n die Anzahl der Kontaktflächen ist. Der Piezotransformator mit einer solchen Anordnung von Kontaktflächen zeichnet sich durch eine sehr hohe mechanische Stabilität aus.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind drei Kontaktflächen vorgesehen, die eine Ebene bestimmen. Der Versatz von 120° zwischen diesen Kontaktflächen wird in diesem Fall als besonders vorteilhaft betrachtet.

Der Piezotransformator wird nun anhand von schematischen und nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen:

Figur IA im Querschnitt einen Piezotransformator, der in Flip-Chip-Bauweise auf einem Trägersubstrat montiert ist;

Figur IB Ansicht der Unterseite des Piezotransformators gemäß der Figur IA;

Figur IC eine weitere Ausgestaltung des in der Figur IA gezeigten Piezotransformators;

Figur 2A im Querschnitt einen Piezotransformator in Vielschicht-Bauweise, der für eine Flip-Chip-Verbindung geeignete Kontaktflächen aufweist;

Figur 2B Ansicht einer ersten innen liegenden Metallisierungsebene des Piezotransformators gemäß der Figur 2A;

Figur 2C Ansicht einer zweiten innen liegenden Metallisierungsebene des Piezotransformators gemäß der Figur 2A;

Figur 2D Ansicht der untersten Metallisierungsebene des Piezotransformators gemäß der Figur 2A;

Figur 3A, 4A im Querschnitt jeweils einen weiteren Piezotransformator, ^•

Figur 3B, 4B die Ansicht der Unterseite des Piezotransformators gemäß der Figur 3A bzw. 4A;

Figur 3C, 4C die Ansicht der Oberseite des Piezotransformators gemäß der Figur 3A bzw. 4A.

In der Figuren IA und IB ist ein erster Piezotransformator mit einem Körper 1 erläutert. Der Körper 1 umfasst in dieser Variante eine einzige piezoelektrische Schicht 95, die zwischen zwei Metallisierungsebenen angeordnet ist.

In der untersten Metallisierungsebene ist eine im Wesentlichen runde erste Elektrode 4 und eine im Wesentlichen ringförmige zweite Elektrode 3 angeordnet. Die Elektroden 3, 4 sind durch einen im Wesentlichen ringförmigen Spalt 11 elektrisch voneinander isoliert. Die Elektroden 3, 4 sind vorzugsweise als Signalelektroden vorgesehen.

In der obersten Metallisierungsebene ist eine vorzugsweise als eine Masseelektrode vorgesehene dritte Elektrode 6 angeordnet, die eine für beide Funktionsteile des Transformators gemeinsame Elektrode darstellt. Die dritte Elektrode 6 ist von der ersten und zweiten Elektrode 4, 3 galvanisch getrennt .

Die erste Elektrode 4 weist einen Vorsprung auf, der als eine erste Kontaktfläche 4' vorgesehen ist. Die zweite Elektrode 3 weist einen Vorsprung auf, der als eine zweite Kontaktfläche 3' vorgesehen ist. Die erste Elektrode 4 weist eine Aussparung auf, in der die zweite Kontaktfläche 3' angeordnet ist. Die zweite Elektrode 3 weist eine Aussparung auf, in der die erste Kontaktfläche 4' angeordnet ist.

Die erste Elektrode 4 kann bis auf den Bereich der Kontaktfläche 4' passiviert sein. Die zweite Elektrode 3 kann bis auf den Bereich der Kontaktfläche 3' passiviert sein.

In der untersten Metallisierungsebene ist eine dritte Kontaktfläche 6' angeordnet, die von den Elektroden 3, 4 elektrisch isoliert und mit der dritten Elektrode 6 mittels einer Durchkontaktierung 7 leitend verbunden ist. Die Elektroden 3, 4 weisen jeweils eine Aussparung auf, in der die dritte Kontaktfläche 6' angeordnet ist.

Die erste Elektrode 4 und ein ihr gegenüber liegender Bereich der dritten Elektrode 6 ist einem ersten Funktionsteil, vorzugsweise dem Ausgangsteil, des Transformators zugeordnet. Die zweite Elektrode 3 und ein ihr gegenüber liegender, ringförmiger Bereich der dritten Elektrode 6 ist einem zweiten Funktionsteil, vorzugsweise dem Eingangsteil, des Transformators zugeordnet. Die mittig angeordnete erste Elektrode 4

kann in einer weiteren Variante dem Eingangsteil und die im Randbereich der Bodenfläche angeordnete zweite Elektrode 3 dem Ausgangsteil des Transformators zugeordnet sein.

Der Piezotransformator ist mittels Lötverbindungen - Bumps 8, 9, 10 - mit Kontaktflächen eines Trägersubstrats 2 leitend verbunden. Der Bump 10 verbindet die Kontaktfläche 4' mit einer ersten Kontaktfläche des Trägersubstrats 2. Der Bump 8 verbindet die Kontaktfläche 3' mit einer zweiten Kontaktfläche des Trägersubstrats 2. Der Bump 9 verbindet die Kontaktfläche 6' mit einer dritten Kontaktfläche des Trägersubstrats 2.

In einer Variante ist es möglich, die dritte Elektrode 6 in der untersten Metallisierungsebene und die Elektroden 3, 4 in der obersten Metallisierungsebene anzuordnen. In diesem Fall umfasst die dritte Elektrode 6 die dritte Kontaktfläche 6' , die in Form eines Vorsprungs dieser Elektrode realisiert sein kann. Die dritte Elektrode 6 kann in diesem Fall bis auf den Bereich der Kontaktfläche 6' passiviert sein. Die Elektrode 3 ist mittels einer ersten Durchkontaktierung mit der Kontaktfläche 3' und die Elektrode 4 mittels einer zweiten Durchkontaktierung mit der Kontaktfläche 4' leitend verbunden. Die Kontaktfläche 3' ist in einer ersten Aussparung und die Kontaktfläche 4' in einer zweiten Aussparung der dritten Elektrode 6 angeordnet. Die Kontaktflächen 3', 4' sind in diesem Fall in derselben Metallisierungsebene wie die dritte Elektrode 6 angeordnet.

Die vorstehend erläuterte Ausgestaltung der Kontaktflächen 3', 4', 6' gilt auch für nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiele .

In der Figur IC ist eine Ausgestaltung des Transformators mit einer weiteren dielektrischen, vorzugsweise piezoelektrischen Schicht 96 gezeigt. Die Schicht 96 überdeckt die Elektroden 3, 4, die mit auf der Unterseite des Körpers liegenden Kontaktflächen 3' und 4' mittels jeweils einer Durchkontaktie- rung leitend verbunden sind. Die Schicht 96 weist vorzugsweise die Eigenschaften einer Passivierungsschicht auf. Die Dielektrizitätskonstante dieser Schicht ist vorzugsweise kleiner als diejenige der piezoelektrischen Schicht 95.

In einer Variante ist, wie in der Figur IC angedeutet, eine dielektrische Schicht 97 vorgesehen, die die obere Elektrode 6 bedeckt. Sie weist vorzugsweise die gleichen Eigenschaften auf wie die Schicht 96.

In den Figuren 2A bis 2D ist eine weitere Ausführungsform eines piezoelektrischen Transformators gezeigt.

Der Körper 1 umfasst hier eine Vielzahl von übereinander angeordneten Elektroden 3, eine Vielzahl von übereinander angeordneten Elektroden 4 sowie eine Vielzahl von übereinander angeordneten Elektroden 6.

Die Elektroden 3 sind mittels einer Durchkontaktierung 13 miteinander und mit einer Kontaktfläche 3' leitend verbunden. Die Elektroden 4 sind mittels einer Durchkontaktierung 12 miteinander und mit einer Kontaktfläche 4' leitend verbunden. Die vorzugsweise als Masseelektroden vorgesehenen Elektroden 6 sind mittels der Durchkontaktierung 7 miteinander und mit der Kontaktfläche 6' leitend verbunden. Die Kontaktfläche 6' ist in Fig. 2D durch eine gestrichelte Linie eingegrenzt. Die unterste Elektrode 6 ist bis auf diese Kontaktfläche passi- viert .

Die Kontaktfläche 3' ist in der Aussparung IIa' der untersten Elektrode 6 und die Kontaktfläche 4' in der Aussparung IIb' der Elektrode 6 angeordnet.

Die Durchkontaktierung 12 ist elektrisch von den Elektroden

3, 6 isoliert. Die Durchkontaktierung 12 ist durch die Aussparungen IIb, IIb' elektrisch von den Elektroden 6 isoliert. Die Durchkontaktierung 13 ist elektrisch von den Elektroden

4, 6 isoliert. Die Durchkontaktierung 13 ist durch die Aussparungen IIa, IIa' elektrisch von den Elektroden 6 isoliert. Die Durchkontaktierung 7 ist elektrisch von den Elektroden 3 und 4 isoliert. Die Durchkontaktierung 7 ist in der Aussparung 11' der Elektrode 3 angeordnet. Die elektrische Isolation ist durch eine Aussparung in der jeweiligen Elektrode, von der die Durchkontaktierung isoliert sein soll, realisiert.

Die Elektroden 6 erstrecken sich über beide Funktionsteile des Transformators. Die innen liegenden Elektroden 6 weisen jeweils eine erste Aussparung IIb auf, in der die Durchkontaktierung 12 angeordnet ist. Sie weisen außerdem eine zweite Aussparung IIa auf, in der die Durchkontaktierung 13 angeordnet ist. Die auf der Unterseite angeordnete Elektrode 6 weist eine erste Aussparung auf, in der die Kontaktfläche 4' angeordnet ist, sowie eine zweite Aussparung, in der die Kontaktfläche 3' angeordnet ist. Die auf der Unterseite angeordnete Elektrode 6 umfasst die Kontaktfläche 6' .

Die Elektroden 3, 4 sind in der jeweiligen Metallisierungsebene durch einen Spalt 11 elektrisch voneinander isoliert. Die Elektroden 3 weisen jeweils eine Aussparung 11' auf, in der die Durchkontaktierung 7 angeordnet ist.

Die Elektroden 4 und erste Bereiche der Elektrode 6 sind zur Bildung des ersten Funktionsteils abwechselnd übereinander angeordnet. Die Elektroden 3 und zweite Bereiche der Elektrode 6 sind zur Bildung des zweiten Funktionsteils abwechselnd übereinander angeordnet.

Die Anordnung jeweils einer Masseelektrode 6 auf der Unterseite sowie auf der Oberseite des Körpers 1 ist besonders vorteilhaft, da somit eine elektromagnetische Abschirmung von innen liegenden Signalelektroden 3, 4 erzielt werden kann. Dadurch können elektromagnetische Störungen, die die elektrischen Eigenschaften des Transformators beeinflussen können, reduziert werden.

In den Figuren 3A, 3B und 3C ist ein weiterer Piezotransfor- mator vorgestellt. Im Unterschied zum vorstehend erläuterten Piezotransformator sind die Funktionsteile des Transformators galvanisch voneinander getrennt. Die Elektroden 3, 6 sind dem ersten Funktionsteil und die Elektroden 4, 5 dem zweiten Funktionsteil zugeordnet.

Der Körper 1 ist mittels Bumps 32, 42, 52, 62 mit dem Trägersubstrat 2 verbunden. Die Bumps sind hier, wie auch in der Variante gemäß den Figuren IA, IB, in gleichem Abstand von der Mitte der Bodenfläche des Körpers, in gleichmäßigen Abständen entlang eines gedachten Kreises angeordnet. Der gedachte Kreis ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Die auf der Oberseite des Körpers angeordneten Elektroden 5, 6 sind mittels jeweils einer Durchkontaktierung 52' bzw. 62' mit einer auf der Unterseite angeordneten Kontaktfläche 51 bzw. 61 leitend verbunden. Die Kontaktfläche 51 ist in einer

Aussparung 11 der Elektrode 4 und die Kontaktfläche 61 in einer Aussparung 11 der Elektrode 3 angeordnet.

Die Elektroden 5, 6 sind durch einen Spalt IIb elektrisch voneinander isoliert. Die Elektroden 3, 4 sind auch durch einen Spalt IIa elektrisch voneinander isoliert.

In den Figuren 4A, 4B und 4C ist ein weiterer Piezotransfor- mator vorgestellt. Auch in diesem Fall sind die Funktionsteile des Transformators galvanisch voneinander getrennt. Im Unterschied zu der Variante gemäß den Figuren 3A - 3C ist der erste Funktionsteil durch den zweiten Funktionsteil umgeben. Die Elektroden 3, 6 des zweiten Funktionsteils sind dabei weitgehend ringförmig und die Elektroden 4, 5 weitgehend kreis- oder scheibenförmig ausgeführt.

Die auf der Unterseite angeordneten Elektroden 3, 4 weisen zur Bildung einer Kontaktfläche jeweils einen Vorsprung auf. Die Elektroden 3, 4 weisen außerdem Aussparungen auf, in denen die von diesen Elektroden elektrisch isolierten Kontaktflächen 51, 61 angeordnet sind.

Die Ausgestaltung des Piezotransformators ist auf die in den Figuren vorgestellten Beispiele, insbesondere die Form und Anzahl der dargestellten Elemente, nicht beschränkt. Beispielsweise kann der in Fig. IA, IB, 3A - 3C, 4A - 4C vorgestellte Piezotransformator mit einem Körper in Vielschicht- Technologie ausgebildet sein, wobei außen liegende Elektroden mit innen liegenden Elektroden mittels Durchkontaktierungen verbunden sind.

Bezugszeichenliste

1 Körper

2 Trägersubstrat

3, 4, 5, 6 Leiterfläche/Elektrode

3', 4', 5', 6' Kontaktfläche

7 Durchkontaktierung

8, 9, 10 Bumps

11, 11' Spalt

IIa, IIb Spalt/Aussparung

IIa' , IIb' Spalt/Aussparung

12 Durchkontaktierung

13 Durchkontaktierung 32, 42 Bumps

51, 61 Kontaktfläche

52, 62 Bumps

52', 62' Durchkontaktierung 95 piezoelektrische Schicht 96, 97 dielektrische Schicht