JP2001504271A - マイクロ構築ブロック位置決めおよび保持のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チップまたはチップ状の構造体／マイクロブロックの取扱いおよび装着を簡単化するための方法および装置が開発されており、これらによると、用途に応じて１つまたはそれ以上のチップを組立てて互いにおよび（または）他の例えばマイクロメカニカル構造物要素またはマイクロオプチカル要素のようなチップ状構造体とともに作用させることが出来る。マイクロ構築ブロック１の実際の保持は担持部材物質３内の穴またはキャビティ２を横切って作用するマイクロメカニカル舌片４によって達成される。例えばシリコン舌片はチップを保持出来る程に柔軟性に富み、十分に強固なものとすることが可能である。かくして、精確な垂直方向および水平方向の位置決めと機械的保持作用の両方が保証される。チップへの電気的接続は薄膜技術またはより伝導的なワイヤボンディング技術によって行なうことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ構築ブロック位置決めおよび保持のための方法および装置技術分野 本発明はマイクロ構築ブロック位置決めおよび保持のための方法並びにマイク ロ構築ブロック位置決めおよび保持のための装置に関するものである。ここで「 マイクロ構築ブロック」なる用語は電子マイクロ回路要素／チップ、マイクロメ カニカル要素またはオプト要素を意味している。背景となる技術 オプトエレクトロニクスにおいては、マイクロメカニクスおよびマイクロスト ラクチャ技術に対する興味が増大している。この興味は今日ではマイクロメカニ カルストラクチャを高精度で製作出来るという知見に基づいている。マイクロメ カニカルストラクチャは部品の正確な位置決めを実現することが出来る。例えば 、シリコン内にＶ溝をエッチングすることによりオプティカルファイバの整合を 達成することが可能である。マイクロストラクチャの助けをもってすれば、光線 屈折のためにオプト部品およびマイクロメカニカルミラをハイブリッド装着する 時の整合作用を実現してやることも可能である。小さなメカニカルホルダを使用 してシリコン基板内のＶ字形状群内にオプトファイバをしっかり保持して、案内 することも知られている（スエーデン国出願第９５０１５９１−５号参照）。発明の説明 チップまたはチップ状のストラクチャ／マイクロブロックの取扱いおよび装着 を簡単化するための方法および装置が開発されており、これによると用途に応じ て、１つ以上のチップを互いに協働してかおよび（または）マイクロメカニカル 構築要素またはマイクロオプティカル要素のような他のチップ状ストラクチャと ともに協働して組立てることが出来る。 マイクロ構築ブロックを実際に保持するための基礎的アイデアはシリコン内に エッチング加工してやることの出来る穴またはキャビティを横切ってマイクロメ カニカル舌片を使用するということにある（図１参照）。これらのシリコン舌片 は試作結果によれば、例えばチップを保持出来るほどに柔軟性に富み、十分に強 固なものとすることが出来る。かくして、垂直方向および水平方向における正確 な位置決め並びに機械的保持作用の得られることが保証される。チップに対する 電気的接続は薄膜技術またはより慣用的なワイヤボンディングによって達成する ことが可能である。図面の説明 図１は本発明にしたがって挿入され、保持されたマイクロ構築ブロックの部分 的に断面で示せる側面図。 図２はワイヤボンディングにより電気的に接続された、図１のマイクロ構築ブ ロックを示している。 図３はシリコン舌片を介して、本発明にしたがって挿入され、保持されたマイ クロ構築ブロックの上面図を示す。好ましい実施例 図１から図３はシリコン材３内のキャビティ２または穴内へとマイクロ構築ブ ロック／チップが挿入される状況を簡単な形式で示している。ここにホルダ構造 体は基本的には１つまたは２つの側辺上においてキャビティ２を横切り作用して いるマイクロメカニカル舌片４からなっている。舌片の無い反対側５，６はキャ ビティの底部７とともにチップの正確な位置決めのための基準エッジ／側辺を構 成してやることが出来る。チップ１をキャビティ２内に挿入する時には、弾性舌 片４が折り曲げられ、その先端が基準エッジ５，６に向けて押圧される。かくし てチップの正確な位置決めと保持が提供される。弾性舌片の代りに、底部に横た わる弾性葉片を用いることが出来る。格子のように１列またはそれ以上のキャビ ティ列を備えたシステムにおいては、複数個の異なる協働マイクロ構築ブロック を配置して、それらを結合することにより協働マイクロシステムを実現すること が可能である。 幾つかの接触方法が可能である。図２はワイヤボンディング８が用いられてい るのを示しているが、薄膜技法も用いることが出来る。何故ならば、本構築法に よればチップが導体パターンを備えた周囲の基板と同一レベル上にあるからであ る。 例えば電子的、光学的および機械的部品のハイブリッド化においては、本発明 に係る装着の方法は極めて重要なものになり得る。何故ならば、「チップレベル 」における種々の機能の統合化を増大させるのに重点が置かれるからである。実 際には統合化の良い方法はまだ存在しておらず、今日においては統合化されたマ イクロシステムを同一の基板上に製造することは困難である。本発明に係るマイ クロシステムを用いると、同システムの種々の部品は既存の方法によって個別に 製作し、その後担持部材物質内のそれぞれのキャビティ内に持込み、定置せしめ ることが出来る。このようにしてチップをパッキングすることにより、供給線お よび接触表面のための設計並びに形状のルールを更に洗練したものに出来る。 オプト部品／オプトチップを装着するのにキャビティを使用することにより、 前記部品、チップは前記キャビティに対してリソグラフィ的に画成されたウェ一 ブガイドと受動的に整合されることが可能である。同様にして、オプト部品は担 持部材内のリソグラフ的に画成されたガイド構造体と受動的に整合されることが 可能である。 複数本のストリップワイヤによって互いに連結された複数個のチップからなる マルチチップモジュール（ＭＣＭ）は複数個のキャビティを備えた担持部材によ って置換えることが可能であり、該キャビティ内においてはリソグラフ的に画成 された方法／薄膜技法によって個々のチップが後で互いに連結される。この技法 を用いることによって、チップ構造体からなる格子を構築し、互いに連結させ、 個別に置換可能なマイクロ構築ブロックを有する極めて複雑なシステムを提供す ることが可能である。前記キャビティ構造体はまたＭＣＭのテスト治具としても 使用可能であり、かくしてＭＣＭのためのチップ全体を１つのキャビティ構造体 を使用することで実装前に試験することが可能である。この場合各チップはそれ 自体の所定の位置を占める。この目的で使用する接続治具は一時的に全てのチッ プを連結することが出来るので、電気的評価を行なうことが可能である。 担持部材物質としてシリコンを用いる代りに、プラスチック、特にいわゆるレ プリカプラスチックを用いることが可能である。同プラスチックはそれが精確に 画成された基準エッジを有しているので、またその底部にはキャビティ間におけ る担持部材物質の表面内にウェーブガイド／光学繊維のための割溝があったり、 無かったりするのでマイクロ構築ブロックを定位置に極めて良好に位置決めする ことが可能である。チップに対して作用する弾性要素の代りにレプリカプラスチ ックを用いて担持部材を製作する時には、プラスチック内に配された非弾性的に 挙動する変形可能な突起を代りに用いることが可能である。この突起はチップが キャビティ内に押入される時には装着されたチップを基準エッジに対してしっか り位置決めする作用を行なうことになる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年１月１４日（１９９９．１．１４） 【補正内容】 請求の範囲 1. チップのような少なくとも１つのマイクロ構築ブロックを担持部材物質内 に位置決めし保持する装置であり、前記担持部材物質には少なくとも１つのスペ ース内にマイクロ構築ブロックを位置決めし保持するための手段が配設されてお り、前記マイクロ構築ブロックを前記担持部材物質上のスペース内に位置決めす ると、同ブロックは正確に位置決めされ保持される、マイクロ構築ブロックを担 持部材物質内に位置決めし保持する装置において、 マイクロ構築ブロックを位置決めするための手段装置は、基準エッジ又は側辺 （５）或いは互いにある角度を成した二つの側辺／基準エッジ（５，６）と、ス ペース（２）の底部（７）とを備え、 マイクロ構築ブロックを保持するための手段装置は、マイクロ構築ブロック（ １）の少なくても一つの側に対して弾性的に動作する舌片又は葉片或いは非弾性 的に動作する変形可能突起のような少なくても一つの要素を備えて、マイクロ構 築ブロックを前記側辺（５，６）に押し付けることを特徴とする、マイクロ構築 ブロックを担持部材物質内に位置決めし保持する装置。 2. 前記担持部材物質内のスペースは、１つの列または格子を形成する複数個 の平行列を成して配設することを特徴とする請求項１に記載の装置。 3. 前記担持部材上には１つまたはそれ以上のマイクロ構築ブロックに電気的 な接続をするための手段が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の装 置。 4. 前記担持部材上には１つまたはそれ以上のマイクロ構築ブロックに光学的 な接続をするための手段が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の装 置。 5. 前記担持部材物質（３）が、１つまたはそれ以上のエッチング加工された スペース（２）を備えているシリコンタイプであり、マイクロ構築ブロックを保 持するための手段は、シリコン内にエッチング加工された穴或いは凹みのような スペースに対して弾性的に動作しシリコンで作られるマイクロメカニカル舌片を 備えて、位置決めされたチップを基準エッジに対して押し付け可能にすることを 特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つの項に記載の装置。 6. 前記担持部材は、一つ以上のスペース（２）を備えるレプリカプラスチッ クのようなプラスチック材料で作られ、マイクロ構築ブロックを保持するための 手段は、プラスチック内の穴或いは凹みのようなスペースに対して非弾性的に動 作する変形可能突起を備えて、位置決めされたチップを基準エッジに対して固定 可能にすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つの項に記載の 装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. チップのような少なくとも１つのマイクロ構築ブロックを担持部材物質内 に配設する方法において、前記担持部材物質内にはマイクロ構築ブロックを位置 決めし、保持するための手段装置を設けた少なくとも１つのスペースが配設され ており、前記マイクロ構築ブロックがキャビティ内に配置されると、同ブロック は正確に位置決めされることを特徴とするマイクロ構築ブロックの配設方法。 2. チップのような少なくとも１つのマイクロ構築ブロックを担持部材物質内 に配設する装置において、少なくとも１つの配設スペース（２）内における担持 部材物質（３）には位置決めのための手段装置（５，６）およびマイクロ構築ブ ロック（１）を保持するための手段装置（４）が配設されており、前記マイクロ 構築ブロック（１）が前記スペース内に配置されると、該マイクロ構築ブロック は正確に位置決めされ、保持されることを特徴とするマイクロ構築ブロックの配 設装置。 3. もしも複数個のスペースがある場合には該スペースが１つの列または複数 個の平行列を存して配設されており、１つの格子を形成していることを特徴とす る請求項２に記載の配設装置。 4. 前記位置決めのための手段装置が１つの壁（５）または互いにある角度を なした２つの壁（５，６）並びにスペース（２）の底部（７）を有していること を特徴とする請求項２または請求項３に記載の配設装置。 5. 前記保持のための手段装置が前記１つの壁（５）またはそれより多い壁（ ５，６）に対してマイクロ構築ブロック（１）を押圧するよう作用する１つまた はそれ以上の手段装置（４）を有していることを特徴とする請求項２または請求 項３に記載の配設装置。 6. 前記１つまたはそれより多い壁にマイクロ構築ブロックを押しつけるため の非弾性的に作用する変形可能な突起が配設されていることを特徴とする請求項 ４または請求項５に記載の配設装置。 7. 前記担持部材上には１つまたはそれ以上のマイクロ構築ブロックに電気的 な接続をするための手段装置が配設されていることを特徴とする請求項２または 請求項３に記載の配設装置。 8. 前記担持部材上には１つまたはそれ以上のマイクロ構築ブロックに光学的 な接続をするための手段装置が配設されていることを特徴とする請求項２または 請求項３に記載の配設装置。 9. 前記担持部材物質（３）がシリコンからなっており、１つまたはそれ以上 のエッチング加工されたスペース（２）を備えていることを特徴とする請求項２ から請求項８のいずれか１つの項に記載の配設装置。 10．前記担持部材物質（３）が１つまたはそれ以上のスペース（２）を備えた レプリカプラスチックのような材質からなっていることを特徴とする請求項２か ら請求項８のいずれか１つの項に記載の配設装置。