DE69730338T2 - Vorrichtung zur einstellung und haltung von mikromodulen - Google Patents
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Description
- Technisches Feld
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Halten und Positionieren von Mikromodulen, wobei der Terminus „Mikromodule" ein elektronisches Mikroschaltelement/Chips, mikromechanische Elemente oder Optoelemente umfasst.
- Stand der Technik
- Bei Optoelektroniken ist in der letzten Zeit das Interesse an mikromechanischen und Mikrostruktur-Technologien angewachsen. Dieses Interesse basiert auf dem Wissen, dass mikromechanische Strukturen heutzutage mit sehr hoher Präzision gefertigt werden können. Mikromechanische Strukturen können das exakte Positionieren von Komponenten zur Verfügung stellen. Beispielsweise ist es möglich, mit geätzten V-Nuten in Silikon eine Anordnung optischer Fasern zu erzielen. Mit der Hilfe von Mikrostrukturen ist es ebenso möglich, die Anordnung zu erhalten, wenn Optokomponenten und mikromechanische Spiegel zum Ablenken von Licht hybrid befestigt werden. Es ist ebenso bekannt, kleine mechanische Halterungen zu verwenden, um optische Fasern in V-förmigen Gruppen in Silikonsubstraten sicher zu halten und zu führen (siehe hierzu die schwedische Patentanmeldung Nr. 9501591-5).
- Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der US-A-4,435,724 gezeigt.
- Beschreibung der Erfindung
- Um die Handhabung und die Befestigung von Chips oder chipähnlichen Strukturen/Mikromodulen zu vereinfachen, wurde eine Vorrichtung entwickelt, bei der abhängig vom verwendeten Feld ein oder mehrere Chips so angeordnet werden, dass sie zusammen agieren und/oder zusammen mit anderen chipähnlichen Strukturen, sowie mikromechanischen Mikromodulen oder mikrooptischen Elementen zusammenwirken.
- Die Grundidee für das eigentliche Sichern eines Mikromoduls ist die, mikromechanische Zungen über Löchern oder Aushöhlungen zu verwenden, die in das Silikon eingeätzt werden können (siehe hierzu
1 ). Diese Silikonzungen können sowohl flexibel als auch ausreichend stark sein, um beispielweise einen Chip zu halten, wie Versuche gezeigt haben. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sowohl das präzise vertikale und horizontale Positionieren als auch die mechanische Rückhaltung erreicht werden. Eine elektrische Verbindung mit dem Chip kann sowohl durch die Dünnfilmtechnologie oder durch das konventionellere Drahtanbinden erreicht werden. - Beschreibung der Figuren
-
1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Mikromoduls, welches in einer Aushöhlung eingeführt und gehalten wird, in Übereinstimmung mit der Erfindung. -
2 zeigt das Mikromodul aus1 , elektrisch durch Draht-Anbindung verbunden. -
3 zeigt von oben einen in Übereinstimmung mit der Erfindung mittels Silikonzungen eingeführtes und zurückgehaltenes Mikromodul. - Bevorzugte Ausführungsformen
- Die
1 bis3 zeigen in vereinfachter Form, wie ein Mikromodul/Chip in einer Aushöhlung2 oder ein Loch in einem Silikonmaterial3 eingeführt wird, wobei die Haltestruktur im Wesentlichen aus mikromechanischen Zungen4 besteht, die gegen die Aushöhlung2 an einer oder zwei Seiten wirken. Gegenüberliegende Seiten5 ,6 ohne Zungen können aus Referenzkanten/-seiten zum exakten Positionieren des Chips zusammen mit dem Boden7 der Aushöhlung bestehen. Beim Einführen des Chips1 in die Aushöhlung2 werden die elastischen Zungen4 nach unten gebogen und pressen mit deren Punkten den Chip gegen die Referenzkanten5 ,6 , wodurch sowohl ein präzises Positionieren als auch eine Rückhaltung des Chips zur Verfügung gestellt wird. Als eine Alternative zu den elastischen Zungen können elastische Blätter, die am Boden liegen, verwendet werden. In einem System mit einer oder mehreren Reihen von Aushöhlungen, wie in einem Gitter, ist es möglich, eine Vielzahl von verschiedenen miteinander in Wirkverbindung stehenden Mikromodulen zu positionieren und anschließend diese miteinander zu verbinden, um ein Zusammenwirken des Mikrosystems zu erhalten. - Verschiedene Methoden des Kontaktierens sind möglich.
2 zeigt, wie eine Drahtanbindung8 verwendet wurde, jedoch sind Filmtechnologien ebenso verwendbar, da das Bauverfahren den Chip an dem gleichen Niveau wie das umgebende Substrat mit einer Leiterplatte hält. - Bei der Hybridisierung beispielsweise von elektronischen, optischen und mechanischen Komponenten kann ein Verfahren zum Befestigen in Übereinstimmung mit der Erfindung von besonderer Wichtigkeit sein, da eine große Bedeutung dahingehend besteht, die Integrierung verschiedener Funktionen auf „Chipniveau" zu erhöhen. Dabei besteht derzeit keine wirklich gute Methode der Integration und es ist schwierig, heutzutage integrierte Mikrosysteme auf dem gleichen Substrat herzustellen. Mit dem Mikrosystem gemäß der Erfindung können die verschiedenen Teile des Systems individuell mittels bereits existierender Verfahren hergestellt werden und anschließend zueinander gebracht werden und in ihren jeweiligen Aushöhlungen auf einem Trägermaterial platziert werden. Durch Zusammenpacken von Chips auf diese Weise können die Design- und Formregeln für Zufuhrlinien und Kontaktoberflächen weiter verfeinert werden.
- Bei Verwendung der Aushöhlung zum Befestigen von Optokomponenten/Optochips können diese passiv ausgerichtet sein mit einer Wellenführung, die lithographisch relativ zu der Aushöhlung definiert ist. Auf die gleiche Weise können Optoelementen mit Optofasern in lithographisch definierten Führungsstrukturen auf einem Träger ausgerichtet werden.
- Multichip-Module (MCM), die aus einer Vielzahl von durch eine Vielzahl von Streifendrähten miteinander verbundenen Chips bestehen, können durch eine Träger mit einer Vielzahl von Aushöhlungen, in denen die individuellen Chips so platziert werden, dass sie mittels lithographisch definierter Methoden/der Dünnfilmtechnologie miteinander anschließend verbunden werden, wieder platziert werden. Unter Verwendung dieser Technologie können Gitter von Chipstrukuren aufgebaut und Miteinander verbunden werden, durch sehr komplexe Systeme mit individuell wiederplatzierbaren Mikromodulen zur Verfügung gestellt werden. Die Aushöhlungsstruktur kann ebenso als Testfixierung für MCM-Chips verwendet werden, wodurch ermöglicht wird, den gesamten Chip, der für ein MCM vorgesehen ist, vor dem Befestigen unter Verwendung einer Aushöhlungsstruktur, wobei jeder Chip seine eigene vorab bestimmte Position aufweist, getestet werden kann. Eine Verbindungs-Fixierung, die zu diesem Zweck angepasst ist, könnte zeitweise alle Chips miteinander verbinden, so dass eine elektrische Wertung vorgenommen werden könnte.
- Anstatt der Verwendung von Silikon als Trägermaterial könnte Kunststoff und insbesondere sogenannter replizierter Kunststoff verwendet werden, welcher extrem gutes Positionieren des Mikromoduls, welches durch seine präzis definierten Referenzkanten und seinen Boden mit oder ohne eingelegte Nuten für Wellenführungen/optische Fasern in der Oberfläche des Trägermaterials zwischen den Aushöhlungen platziert ist, zur Verfügung stellen. Bei der Verwendung von repliziertem Kunststoff zur Herstellung von Trägermaterialien könnten anstelle elastischer Elemente, die gegen den Chip wirken, nicht elastisch agierende formbare Vorsprünge, die in dem Kunststoff angeordnet sind, verwendet werden, welche den befestigten Chip gegen die Referenzkanten fixieren, wenn der Chip in die Aushöhlung gepresst wird.
Claims (6)
- Vorrichtung zum Positionieren und Halten zumindest eines Mikromoduls, so wie einem Chip, in einem Trägermaterial, wobei das Trägermaterial mit Mitteln zum Positionieren und Halten des Mikromoduls in einem oder mehreren Räumen versehen ist, wobei beim Positionieren des Mikromoduls in dem Raum an dem Trägermaterial das Mikromodul exakt positioniert und gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Positionieren eine Bezugskante oder -seite (
5 ) oder Zwei-Seiten/Bezugskanten (5 ,6 ) umfassen, welche in einem Winkel zueinander und zu dem Boden (7 ) des Raums (2 ) angeordnet sind, und dass die Mittel zum Halten ein oder mehrere Elemente (4 ), so wie elastisch wirkende Zungen oder Flügel oder nicht-elastisch wirkende deformierbare Vorsprünge, welche gegen eine oder mehrere Seiten des Mikromoduls (1 ) wirken, um das Mikromodul gegen diese Seite oder diese Seiten (5 ,6 ) zu pressen, umfassen. - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Räume in dem Trägermaterial in einer Reihe oder einer Vielzahl von parallelen Reihen, welche ein Raster ausformen, angeordnet sind.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägermaterial Mittel (
8 ) für eine elektrische Verbindung zu einem oder mehreren Mikromodulen angeordnet sind. - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägermaterial Mittel zur optischen Verbindung mit einem oder mehreren Mikromodulen angeordnet sind.
- Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (
3 ) ein Silikon-Trägermaterial mit einem oder mehreren herausgeätzten Räumen (2 ) ist, wobei die Mittel zum Halten mikromechanisch elastisch wirkende Zungen, welche aus Silikon hergestellt sind und gegen die Räume wirken, so wie aus dem Silikon herausgeätzte Aussparungen umfassen, um in der Lage zu sein, einen positionierten Chip gegen die Referenzkanten zu pressen. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (
3 ) aus Plastikmaterial erzeugt ist, so wie abgeglichenes Plastik mit einem oder mehreren Räumen (2 ), wobei die Mittel zum Halten nicht-elastisch wirkende deformierbare Vorsprünge umfassen, die gegen die Räume, so wie Hohlräume oder Aussparungen in dem Plastik, wirken, um in der Lage zu sein, einen positionierten Chip gegen die Bezugskanten zu fixieren.
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