[发明专利]具有散热的电气元器件

说明书

本发明涉及一种具有散热的电气元器件，所述电气元器件包括具有产生损耗热量的元件(BES)的芯片(CH)，以及施加到所述芯片的辐射层(ASS)，所述层与产生损耗热量的所述元件热接触，其中所述辐射层具有粗糙化表面。在这种情况下，所述电气元器件被构造成使得附加的导热层(WLS)在第一表面区域和第二表面区域(SA1,SA2)上延伸，所述附加的导热层在所述芯片(CH)上但在所述辐射层(ASS)和产生损耗热量的所述元件下形成散热路径；其中所述第一表面区域和所述第二表面区域可彼此并排布置。所述电气元器件还可被构造成使得所述辐射层(ASS)直接施加到BAW或FBAR谐振器的顶层。

在几乎每个电气元器件中仅仅通过元器件的内阻产生损耗热量。损耗热量能够加热整个元器件或局部地导致热点。尤其在导体电路横截面变小的情况下，局部加热能够剧烈升高且导致退化效果，该退化效果至少降低元器件的寿命。但是元器件的加热还能够以不可靠的方式影响元器件特性，因为元器件特性通常是取决于温度的。

利用声波工作的例如以SAW或BAW技术的元器件展现了十分取决于温度的频率性能，该频率性能通过元器件的中间频率的相对大的温度系数表示。

BAW谐振器也称为SMR(固态装配型谐振器)，是利用体声波工作的元器件，该元器件具有布置在两个电极中间的压电层且布置在基板上。借助于声反射器或反射镜防止波沉入到基板中。

FBAR谐振器也是利用体声波工作的元器件，该元器件自由振荡地施加在膜片上，该膜片跨越在基板中的空腔。

对于这些元器件而言，既未发射也未反射的所有能量部分促成损耗，该损耗要么引起无意的电磁辐射，要么该损耗作为欧姆损耗恰好表现为提及的热量。如果例如BAW或SAW滤波器的中间频率移动，则由此欧姆损耗还能够提升，因为滤波器不再在最佳的频率上工作。这增强了不利的元器件加热的效果。产生了带有积极增强的反馈的调节回路。

通过各种措施可行的是，降低在利用声波工作的元器件中的频率的温度系数。然后即使在温度补偿的情况中也仍然出现欧姆损耗，只要不存在超导。在此产生的热量必须从滤波器芯片中导出，这尤其在容纳在壳体中的元器件中能够表示为问题。因此对于已知的元器件而言，被迫将良好传导热的材料安装到壳体中，以为了使散热变得简单。

本发明的任务在于，给出电气元器件的散热的进一步改进，该改进可技术上简单地应用且在大量元器件的情形下可使用。

该任务利用根据权利要求1所述的元器件解决。本发明的有利的构造方案从从属权利要求中得出。

根据本发明的元器件包括芯片，产生损耗热量的元件布置在该芯片上。为了改进损耗热量的散发在芯片上在产生的位置附近施加辐射层，该辐射层与产生损耗热量的元件热接触。辐射层具有扩大的表面，尤其粗糙化表面或具有3D结构的表面。

辐射层能够施加在芯片的外表面上。但是辐射层还能够为边界层，尤其为与良好导热的层的界面。在任何情况下相对于具有较小的表面的层且尤其相对于平坦的层通过所提及的粗糙化或以其他方式结构化的表面的辐射层改进了传热。根据对于在接触面处的热传递的已知的公式接触面积作为线性系数呈现，从而导热近似线性地随着表面积增大。

根据一种实施方式，辐射层具有柱状结构且构造为多晶体层或晶体层。在这种晶体的或多晶体的表面上能够通过晶轴定向的回刻释放多晶体或晶体层的小晶面，这些小晶面相对于层表面倾斜且仅仅由此扩大表面。

在理想情况下通过每个晶体相构造金字塔尖端，从而尽管具有大量金字塔尖端的粗糙化的表面但是保持(粗糙化的)层平面。

用于构造辐射层的优选的材料具有高的导热性。优选使用这样的材料，即该材料可与芯片本身或者与元器件的制造步骤兼容。

在一种实施方式中，对于辐射层使用氮化铝，该氮化铝柱状生长且能够在表面处如此处理，即使得获得期望的具有金字塔尖端结构的粗糙化表面。氮化铝具有其他优点：氮化铝是电绝缘体。即使当这样的辐射层施加在元器件的导电或引导电流的元件上或附近时，其特性也不通过氮化铝干扰。因此能够不产生不利的电容或电流耦合。